２ ０ １ ７ 年 底 ， 全 國 起重 機 械 保有 量達 到 ２ ２ ３ ． ７ ５ 萬 臺 ， 發 生 起重 機械事故 ９ ３ 起 。 其 中 由 于違 章作業 或 操作不 當 原 因 造 成事故 ２ １ 起 ， 設 備 缺 陷 和 安全 附件 失 效 或 保 護 裝 置 失 靈等 原 因 造 成 事 故 ３ 起 ， 安 全 管理 、 維 護 保 養 不 到 位造成 事故原 因 ３ 起 。 

２ ０ １ ０ 年 國 務 院 印 發 了 《 國 務 院 關 于進一 步 加 強 企 業 安 全 生 產 工 作 的 通 知 》 （ 國 發 〔 ２ ０ １ ０ 〕 ２ ３ 號 ） 。 ２ ０ １ １ ￣ ２ ０ １ ５ 年 ， 原 質 檢 總 局 分 別 印 發 了 《 大 型 起 重 機械安 裝 安全 監控管理 系 統 實 施方 案 的 通 知 》 （ 國 質 檢 特 聯 〔 ２ ０ １ １ 〕 １ ３ ７ 號 ） 、 《 關 于 在 部 分 大 型 起 重 機 械 推 廣 應 用 安 全 監 控 管 理 系 統及 繼 續 深人開 展示 范試 點 工 作 的 通 知 》 （ 質 檢 辦 特 聯 〔 ２ ０ １ ３ 〕 ５ 號 ） 、 《 關 于 在 部 分大型 起 重 機 械 推 廣 應 用 安 全 監控 管理 系 統及 繼 續 深 人 開 展 示 范 試 點 工 作 的 通 知 》 （ 質 檢 辦 特 聯 〔 ２ ０ １ ４ 〕 ２ ２ ４ 號 ） 、 《 關 于 公布 ＜ 安 裝 安全 監控 管 理 系 統 的 大 型 起 重 機械 目 錄 〉 和 做 好 ２ ０ １ ５ 年 大 型 起 重 機 械安全監控管理 系 統推廣 應用 與 試點 工 作 的 通 知 》 （ 質 檢 辦 特 聯 〔 ２ ０ １ ５ 〕 １ ９ ２ 號 ） 等 通 知 ， 分 別 強 調 了 安 全 監控管 理 系 統對設 備 管 理 的 重要 性 ， 并 提 倡 大 家 落 實 安 裝 。 ２ ０ １ ６ 年 原 質 檢 總 局 批 準 發 布 的 ＴＳ Ｇ Ｑ ７ ０ １ ５ — ２ ０ １ ６ 《 起 重機械 定 期 檢驗規 則 》 和 ＴＳ Ｇ Ｑ ７ ０ １ ６ — ２ ０ １ ６《 起 重 機械安裝 改造重 大 修 理監 督 檢 驗規 則 》 等 安 全 技 術 規 范 ， 明 確 要 求 部分 起 重 機 要 加 裝 安全監 控 管 理 系 統 。 起 重 機安 全監 控 管 理 系 統是 保 障 起 重機 長 期 、 安 全 、 穩 定 運行 的 重 要 手段 。 

本 文 以 海 洋 石 油 股份有 限 公 司 （ 天 津 ） ４ ０ ０ Ｔ 以 及 ３ ９ ５ Ｔ 履 帶 起 重 機 為 例 ， 設 計 并 研制 了 履 帶 起 重 機安 全 監 控 管 理 系 統 并 進 行 現 場 安 裝 測 試 ， 該 系 統結 構 合 理 、 運 行 穩 定 、 安 裝 方 便 、 維 護 簡 單 ， 可 為 履 帶 起 重 機 的 長 期 穩 定 運 行 提 供 安 全 保 障 和 技 術 支 撐 。 １ 履 帶起重機安 全監控 系 統 總體設計 履 帶起重機安全監控管理 系 統 由 硬 件 和 軟件 組成 ， 其單 元構 成 如 下 ： 信息 采 集 單 元 、 信息 處 理 單 元 、 控 制 輸 出 單元 、 信息 存 儲 單 元 、 信 息 顯 示 單 元 、 信息 導 出 接 口 單 元和 遠程傳 輸 單元 （ 選配 ） 等 ， 見 圖 １ 。

履 帶 起 重 機安全監控 管理 系 統主 要 由 基 本 運 行狀 態 和 參 數監控與 視頻 監控 兩 部分 組 成 。 在 設備 電 氣 室 中 ， 配 備安全 監控主 機 ， 用 于 對顯 示 儀表 、 已 安 裝 傳 感器 、 攝 像 頭 等 現 場 設 備 進 行 數 據 采 集 、 存 儲 、 報 警 等 操 作 。 在 司 機 室 安 裝 顯 示 屏 ， 為 起 重 機 操 作 者 提供 操作 的 界 面 和 信息 接 口 。 ２ 履 帶起重 機安全監控 系 統硬 件設計 履 帶起 重 機 安 全 監控管 理 系 統 硬 件 包 括 傳 感器 、 信 號 采 集 模 塊 和 監 控 主 機 等 ， 見 圖 ２ 。 

監控 主 機 放 置 在 履 帶 起 重 機 的 電 氣 室 中 ， 對 起 重 機 的 工 作狀 態 進行 監 控和 記錄 ， 為 起 重 機操 作 和 檢 修 人 員 提供參 考 數 據 和 故 障 診 斷 指 導 。 監 控 主 機 的 硬 件 專 為 適 應 履 帶 起 重 機 戶 外 作業 、 強 震 動 、 電 源 質 量 差 、 作業地 點 隨 機性 等 特 殊 運行 環境 專 門 設 計 ， 其 優 點 如 下 ： 能 抵 抗 現 場電 源 波 動 ， 確 保 系 統 不 被 電 源 擾 動 影 響 ； 具 有 來 電 自 啟 動 功 能 ， 可 實 現 無 人 值守 的 運 行 ； 采 用 特 殊 存儲芯 片 ， 防 止 突 然 斷 電 等 原 因 引 起 的 操 作 系 統崩 潰 ， 提 高 系 統 的 穩 定 性 ， 所 有 元件 接 口 釆 用 嵌 入式 焊接 工 藝 或 特 殊 接 插件 ， 可 避 免 因 起 重 機 強 烈 震 動 導致 的 接 口 松 動 。 監 控 系 統 的 所 有 數 據 均 通 過 模 擬 采 集 模 塊 、 數字 采 集 模 塊 和 編 碼 器 采 集 模塊 等 三類 釆 集 模 塊進行 采 集 ， 然 后 通 過 模 塊 上 的 ４ ８ ５ 通 訊 口 將數 據 傳 給 工 控機 ， 再 由 工 控機對數據進行運 算 和 處理 。 圖 ２ 安 全 監控 系 統 采 集 模塊 

２ ． １ 起重量 、 幅 度 、 起重力 矩等傳感器 的 設計 對 主 鉤 和 副 鉤 的 重 量 采 用 旁壓 式 傳 感器 進 行數據 獲 取 ， 設計 的 該 傳 感器 量 程 為 總 噸 數 與 倍數 的 比值 ， 輸 出 為 ４ － ２ ０ ｍ Ａ 的 電 流 信號 ， 該信號被數據 采 集模塊 采 集 。 該 履 帶 起 重 機 臂 長 ３ ９ ｍ ， 在 力 臂 下 端 安 裝 高 精 度 的 角 度 傳 感器 ， 測 量 起 重 機 力 臂 角 度 ， 起 重 力 矩為 臂 桿 長 的 投 影 與 相 應 起 重 量 的 乘 積 。 重量 傳 感器與 角 度 傳 感 器 均 采 用 ５ Ｖ 的 直 流 電 壓 供 電 ， 見 圖 ３ 。 角 度 測 量 傳 感器 的 誤差 ： Ｘ 、 Ｙ 、 Ｚ 軸 ０ ． ０ ５ ° ； 數據 采 樣頻 率 ２ ０ ０ Ｈ ｚ 。 釆 用 軟件 濾 波 和 判 斷 功 能 ， 濾 除 掉 由 于 車 運 行 時 由 于 振 動 和 各 種 干 擾 ， 還有 電壓變 化 等 產 生 的 不 穩 定 信 號 ， 提 取 突 變 的 錯誤 信號 。 根 據 起 重 機 運 行 的 歷 史 數 據 ， 分析 傳 感 器 信號 漂 移 量 ， 一 旦傳 感 器 信 號與 平 時 已 知 工 況 產 生 異 常 ， 提 示 檢修 處 理 。 以 下 的 模擬量 傳感器設計時 同 樣 采 取該方法處理 。

２ ． ２ 起升 高 度 ／ 下降深 度 傳感器設計 采 用 絕對值 編 碼 器 測 量 起 升 高 度 ／ 下 降深 度 ， 通 過 在 起升卷 筒端加 裝 絕對值編 碼 器 ， 記錄 卷筒 的 轉 數 ， 通 過 總 線 與 數 據 采 集 模塊 連 接 ， 傳 回 工 控 機主 機 ， 從 而 測 量 鋼 絲 繩 放 出 的 長 度 ， 再根據 滑 輪 組 的 倍率 ， 與 臂 桿 長 度 和 角 度 傳 感器 的 結果 進行計 算 ， 可 得知 勾 頭 離 地 面 的 高 度 ， 當 然 由 于滑 輪 等 各 種 因 素 ， 這 個 計算 是 不 準 確 的 ， 實 際 使 用 中 需要 測 試標定 ， 加 以 修 正 。 

２ ． ３ 風速測 量 傳感 器設計 在 履 帶 起 重 機 臂 桿 頂 端 加 裝 風 速 儀 ， 見 圖 ４ 。 風 速 儀底 端 加 裝 重 錘 ， 保證臂 桿 變 換 角 度 時 風 速儀 始 終 保 持垂直狀 態 ， 該 傳 感器 與 數 據 釆 集 模塊 連 接 獲 取 風 速信息 傳 送到 工控機主機 。 風速儀 采 用 ２ ４Ｖ 直 流供 電 ， 測 風 范 圍 ： ０ ￣ ６ ０ ｍ／ ｓ ， 誤差為 士 （ ０ ． ５ ＋ ０ ． ０ ５ Ｖ ） ｍ／ ｓ ； 風速 最小 顯示 值為 〇 ． 〇 ｌ ｍ／ｓ ， 風速 顯 示 可 以 ｍ／ｓ 與 風 級 切 換 ； 預 警 報 范 圍 ： １ ８ ￣ ６ ０ ｍ／ ｓ ， 或 者 可 以根據 用 戶 需 求 自 行設置報警范 圍

２ ． ４ 水 平 度 與 回 轉 角 度 傳 感 器 的 設計 在 履 帶 起 重 機行車 機構 底 盤上 加 裝 角 度 傳 感器 與 水 平 度 傳 感 器 。 傳 感 器 與 數 據 釆 集 模 塊 連 接 ， 釆 用 ４ ８ ５ 傳 輸 模 式 傳 輸 ， 監 控 系 統 從 釆 集 模 塊 獲 取 起 重 機 水 平 度 狀 態 。 傳 感器 均 釆 用 ５ Ｖ 的 直 流 電 壓 供 電 。 水 平度 與 回 轉 角 度 測 量 傳感器 的 誤差 ： Ｘ 、 Ｙ 、 Ｚ 軸 ０ ． ０ ５ 。 

２ ． ５ 操作 指令信號采 集 監 控 主 機通 過 姿 態傳 感 器 采 集 履 帶 起 重 機 上各 操 作 指 令信 號 。 測 量 傳 感器通 過 手 柄變 換 的 角 度 ， 確 定 操 作 指 令 ， 其 中 操 作指 令 包 含 ， 回 轉 ， 行走 ， 俯 仰 ， 提升 等 ， 測 量傳感器 的 誤差 ： Ｘ 、 Ｙ 軸 ０ ． ０ ５ ° ， Ｚ 軸 １ ° 。 

２ ． ６ 工 作循環與 累 積工 作 時 間 的 計算 監 控 主 機通 過 讀取 履 帶 起 重 機 各 傳 感器狀 態 ， 判斷 起重 機 現 在 的 工 作 狀態 ， 并將該 工 作狀態 對應 的 具 體 時 間 進行 記錄 存 儲 。 重 量 傳感器 采 集 的 數據 傳 輸 至 監控主 機 ， 通 過 軟 件 判 斷 ， 還要 參 考 起升 電 機 是 否 經 歷 了 開 始 、 起 升 、 下 降 、 停止 的 過程 ， 若 是 ， 則 記一 次 工 作 循 環 。 監 控主機 的 軟件將之 前 所計 的 工 作 循 環 的 總 時 間 累 積 起 來 ， 即 為 累 計工 作 時 間 ， 在 監 控 主 機 上 同 步 顯 示 和 存 儲 。 

２ ． ７ 聲 光報警 器 的 設計 與 實現 采 用 ２ ４ Ｖ 直 流 聲 光 報 警器對 履 帶 起 重 機危 險 區 域 進 行示 警 ， 見 圖 ５ 。 監 控 主 機判 斷 各 參 數 狀 態 ， 異 常 時 輸 出 報 警 。 報 警 器 聲音 最 大達 到 ｌ ｌ Ｏ ｄ ｂ ， 根 據 使 用 環境用 戶 可 自 行 調 節聲 音大 小 ， 以 能 清 晰 聽 見 并 且不 超過噪 音 最 高 允許范 圍 為 宜 ， 功 率為 １ ０ Ｗ 。

３ 履 帶起 重 機安全監控 系 統軟件設計 在 啟 動 界 面 發 起 時 ， 系 統會 進行 初 步 自 檢 ， 主 要 是檢測 主機 、 各傳 感器 、 編 碼 器等 的 連 接情 況 和 狀態 ， 并 將檢 測 結 果 顯 示 在 啟 動 界 面左 下 角 。 啟 動 界 面 具 有 密 碼 保 護 功 能 。 本 履 帶 起 重 機安全監 控 系 統顯 示 界 面 包含 了 各 個監 測 點 的 實 時數據 。 

３ ． １ 狀態監控 履 帶 起 重 機 安全監 控 管 理 系 統 支 持 以 文 本 、 單 線 圖 等 多 種 方 式 形象地描 繪 起 重機 的 運 行狀 態 。 狀 態 監控 界面 支 持 起 重 機所 有 機 構 的 總 體 運 行狀態 ， 將履 帶 起 重機 的 整 體 關 鍵信息直觀 的 反饋 給用 戶 ， 見 圖 ７ 。 

３ ． ２ 歷史 回 放與 報表統計 履 帶起 重 機安全 監 控 管理 系 統 可 以 提供所 有變 量 數據歸 檔 進 行定 制 查 詢 ， 其 最 大 的 優 勢 在 于 能 夠記錄

３ ． ３ 報 警 信息 履 帶 起 重 機 安 全 監 控管理 系 統具 備 完 善 的 故 障 記 錄 功 能 ， 在 數 據 庫 中 的 故 障 記錄 可 以 長 時 間 存 儲 并 可 以 由 用 戶 進 行各 種 自 定 義 條 件查 詢 （ 如 按 時 間 查 詢 ， 按 機 構 查詢 ， 按 故 障 類 型 查 詢 等 ） ， 細 致 到 每 秒 的 故 障 時 間 和 任 何 故 障 點 的 記錄 內 容 ， 為 日 后 的 故 障 復 查 提供 了 重 要 的 線索 。 

３ ． ４ 系 統設 置 根 據 實 際 需 要 將設 置 不 同 級 別 用 戶 的 權 限 ， 使各 級 用 戶 進行 不 同 等 級 的 操 作 ， 同 時 包 含使 用 人 員 對該 系 統 的 操 作 記錄 ， 使 系 統管 理 更 規 范 ， 更 具 安全 性 。 所有故 障信息 將 會保 留 至 少 ３ ０ 天 ， 用 戶 可 以 很方便 的 將其 導 出 常 用 的 文 件格 式 ， 留 作 備 份存檔 。

４ 結束語 履 帶 起 重 機 安 全監控管 理 系 統 可 穩 定 運 行 在 環 境 惡 劣 、 危 險 度 高 、 可 靠性要 求 高 的 條 件 下 ， 具 有 高 速 的 數據 采 集 功 能 、 靈 活 的 擴展 網 絡 、 豐 富 的 擴展 接 口 以 及 可 靠 的 權 限 管 理 等 功 能 。 系 統 已 經在 海 洋 石 油 公 司 的 ４ ０ ０ ｔ 履 帶 起 重 機 以 及 ３ ９ ５ ｔ 履 帶 起 重 機 上 安 裝 和 使 用 ， 系 統 連 續 運 行 ２ ０ ０ 天 左 右 ， 提 供 風速 超 標 報 警 等 多 次 ， 為 履 帶 起 重 機安全 使 用 提供 了 有 效 的 保 障 手 段 。 履 帶 起 重 機 安 全監 控綜 合 管理 系 統 的 應 用 ， 改 變 了 履 帶 起 重 機安 全 使用 模 式 ， 減 輕 了 司 機 和 管 理 人 員 的 安 全 管 理 勞 動 強 度 ， 提 供 了 不 安 全行 為 的 有 效控 制 手 段 ， 提高 了 管 理 人 員 安 全 管理 效率和 職工 遵章 守 紀 的 自 覺 性 ， 最 大 限 度 消 除 了 安 全 隱 患 ， 保 障 了 履 帶 起 重 機作業安全